SQUIDを用いたスピン系ゆらぎの研究

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スピン系が相転移点近傍においてどのようなゆらぎ方をするのかは、統計力学的に大変興味深い。そこで臨界点近傍におけるスピン系の磁化のゆらぎのパワースペクトルをSQUID磁束計で測定し、その振舞いを調べることを試みた。スピン系としては、大きなファラデー回転を示すことから磁化のゆらぎが大きいことが予想されるイジング反強磁性体FeCl_2(T_N=22K)を用いた。FeCl_2はブリッジマン法により作成した。装置は既存のSQUID装置を磁化測定用に改造し、超伝導磁気シールド、プローブ用コイルおよび試料ホルダーを新製した。その際、試料温度を変化できるようにするため、試料を液体ヘリウムに浸けずにヒ-タで加熱する予定だったが、プローブコイルをヘリウム温度に保つ必要からうまく試料のみの温度をコントロールできなかった。そこで今回は試料の温度をヘリウム温度4.2Kに固定することにした。時系列データおよび温度はA/D変換後コンピュータで処理した。測定した磁化のゆらぎの時系列についてパワースペクトルを求めたところ、低周波側に幾分持ち上がりがみられた。これはスピンの集団運動による磁化のゆらぎの効果と考えられる。しかし今回は温度変化ができなかったため、臨界点近傍の大きなゆらぎや臨界点に近づくに従ってゆらぎのスペクトルがどのように変化するかを見ることはできなかった。今後実験装置を温度変化が可能なように改良してこれらを測定する予定である。